330 MW機(jī)組真空嚴(yán)密性不合格的原因分析及處理

李 勇

江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司運(yùn)行部

0 概述

某廠2×330 MW 機(jī)組，汽輪機(jī)是由哈爾濱汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的C300/N330-16.67/538/538型亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓缸合缸、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。每臺(tái)機(jī)組配置三臺(tái)給水泵，其中兩臺(tái)為汽動(dòng)給水泵，采用NGZ84.6/83.5/06 型小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，一臺(tái)為電動(dòng)給水泵，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，電動(dòng)給水泵備用。凝汽器型式為單背壓、單殼體、對(duì)分雙流程、表面式凝汽器，額定背壓4.9 kPa。每臺(tái)機(jī)組分別配置兩臺(tái)功率為110 kW 的TC-11E 型水環(huán)式真空泵，單臺(tái)真空泵抽氣量為61 kg/h～90 kg/h[1]。

兩臺(tái)機(jī)組自2005 年投產(chǎn)以來真空嚴(yán)密性一直保持在良好的水平。根據(jù)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，真空嚴(yán)密性合格標(biāo)準(zhǔn)（每分鐘下降值）＜0.27 kPa/min。2017 年5 月，#7 機(jī)組在真空嚴(yán)密性試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)真空泵進(jìn)口蝶閥關(guān)閉后，真空下降速度較快，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格，試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果遠(yuǎn)超合格值，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性造成了一定的影響。

1 真空嚴(yán)密性降低的危害[2]

1）真空嚴(yán)密性降低，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，水環(huán)式真空泵如果不能及時(shí)將漏入的空氣抽走，機(jī)組的排汽壓力和排汽溫度會(huì)隨之上升，將導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的效率降低，增加供電煤耗，嚴(yán)重時(shí)可能威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。由于空氣的存在，汽輪機(jī)排汽與循環(huán)水的換熱系數(shù)降低，導(dǎo)致凝汽器端差增大。

2）漏入真空系統(tǒng)的空氣雖然能夠及時(shí)被真空泵抽出，但是需要增加真空泵的負(fù)荷，增加廠用電率。

3）由于空氣的漏入，將導(dǎo)致凝結(jié)水過冷度增大，熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性下降，還會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧增加，可能造成低壓設(shè)備的氧腐蝕。

2 真空嚴(yán)密性試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)[3]

真空嚴(yán)密性是凝汽式汽輪機(jī)組的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它代表機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)的嚴(yán)密程度，用真空下降速度來表示。真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)維持機(jī)組負(fù)荷在額定負(fù)荷的80%穩(wěn)定運(yùn)行，確認(rèn)機(jī)組及各輔機(jī)運(yùn)行正常，關(guān)閉真空泵入口蝶閥，每分鐘記錄一次真空和排汽溫度數(shù)據(jù)，連續(xù)記錄8 min，取后5 min 內(nèi)真空下降值，計(jì)算每分鐘真空平均下降值，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)為真空下降速率＜0.27 kPa/min。其計(jì)算公式見式（1）。

3 影響真空嚴(yán)密性的主要因素

空氣漏入凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)是引起凝汽器真空下降的根本原因，影響凝汽器真空值變化有兩個(gè)方面的原因，凝汽器中蒸汽壓力P1和漏入凝汽器中不凝結(jié)氣體分壓力P2，根據(jù)道爾頓定律，凝汽器中混合氣體的總壓力為凝汽器內(nèi)所有氣體分壓力之和P，公式為式（2）

凝汽器真空系統(tǒng)泄漏將使凝汽器中不能凝結(jié)的氣體分壓力增加，這些不凝結(jié)氣體所占的比例增加，將使凝汽器真空度下降[4]。

影響機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的主要原因是負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)入了過量空氣, 而空氣的漏入通過兩條途徑: 一是通過機(jī)組真空系統(tǒng)的漏點(diǎn)漏入, 二是蒸汽中的其它氣體隨同蒸汽一起排入凝汽器。因此,空氣主要是通過機(jī)組負(fù)壓狀態(tài)部件的不嚴(yán)密處漏入。通過分析，得出可能造成負(fù)壓系統(tǒng)漏入空氣的主要原因如下：

1）主機(jī)及小機(jī)軸封系統(tǒng)異常。汽機(jī)軸封系統(tǒng)的主要作用是防止高壓部分蒸汽外漏，低壓部分的空氣漏入系統(tǒng)。運(yùn)行中，由于主機(jī)低壓缸及小機(jī)排汽端處于真空狀態(tài)，因此，低壓軸封的工作壓力是否正常，對(duì)整個(gè)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性有著重要的影響，當(dāng)?shù)蛪狠S封工作壓力過低時(shí)，外界的空氣將通過低壓軸封漏入真空系統(tǒng)，造成真空嚴(yán)密性下降。另外，主機(jī)和小機(jī)低壓軸封間隙的調(diào)整、軸封齒的磨損程度對(duì)真空有著重要影響。軸封間隙過大或軸封齒在運(yùn)行過程中磨損嚴(yán)重,也會(huì)使空氣從低壓軸封處漏入真空系統(tǒng)[5]。

2）真空破壞門內(nèi)漏。真空破壞門作用是機(jī)組在緊急停機(jī)和過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)快速停機(jī)防止機(jī)組造成損壞，所謂破壞是打開該閥門讓空氣進(jìn)入凝汽器。如果運(yùn)行中真空破壞門存在內(nèi)漏的現(xiàn)象，將導(dǎo)致凝汽器真空嚴(yán)密性下降。

3）備用真空泵入口閥內(nèi)漏、真空系統(tǒng)管道疏水或者放地溝閥門關(guān)閉不嚴(yán)密或者內(nèi)漏，將造成空氣漏入真空系統(tǒng)，導(dǎo)致凝汽器真空嚴(yán)密性下降。

4）汽泵單級(jí)水封破壞。運(yùn)行中汽泵密封水回水通過單級(jí)水封回至凝汽器，如果運(yùn)行中單級(jí)水封被破壞，將導(dǎo)致空氣通過單級(jí)水封漏入凝汽器，影響機(jī)組真空。

5）軸加水位異常。軸加疏水至凝汽器多級(jí)水封破壞，運(yùn)行中如果軸加水位過低，造成軸封加熱器疏水多級(jí)水封破壞，將導(dǎo)致凝汽器真空嚴(yán)密性下降。

6）凝結(jié)水補(bǔ)水箱水位過低。當(dāng)除鹽水箱水位過低，空氣將通過凝汽器補(bǔ)水管道漏入凝汽器，造成真空下降。

7）主機(jī)及小機(jī)防爆門和低壓缸防爆門不嚴(yán)密造成空氣漏入凝汽器。

8）凝泵入口管道、空氣門、濾網(wǎng)、汽側(cè)放水門有泄漏點(diǎn)。

9）凝汽器、低壓缸結(jié)合面、高壓加熱器事故疏水至事故擴(kuò)容器管道、低加疏水系統(tǒng)管道、本體疏水?dāng)U容器及與之連接的相關(guān)管道閥門、小機(jī)排汽管道以及負(fù)壓系統(tǒng)其他管道法蘭、測(cè)點(diǎn)等存在泄漏點(diǎn)。

4 真空嚴(yán)密性不合格的原因分析及處理

4.1 汽機(jī)軸封系統(tǒng)檢查

軸封壓力過低會(huì)導(dǎo)致軸封低壓缸軸端漏入空氣，影響真空嚴(yán)密性，通過檢查發(fā)現(xiàn)軸封母管供汽壓力參數(shù)正常，始終控制在45 kPa～55 kPa 之間，基本正常。就地檢查兩臺(tái)小機(jī)軸封供汽各手動(dòng)閥門開啟位置正確，小機(jī)軸封壓力正常。檢查低壓軸封溫度為149 ℃，小機(jī)軸封溫度為123 ℃，基本正常。運(yùn)行人員將軸封母管壓力適當(dāng)提高至60 kPa，觀察一段時(shí)間后，未見真空變化，排除了軸封壓力低導(dǎo)致汽機(jī)真空嚴(yán)密性不合格的因素。為防止軸封壓力過高造成軸封冒汽引起油中進(jìn)水，運(yùn)行人員將軸封壓力調(diào)回至正常值。

4.2 軸封加熱器檢查

就地檢查軸封加熱器水位在200 mm～300 mm之間，基本正常，軸抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常。檢查軸加多級(jí)水封后放水閥在關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)軸封加熱器多級(jí)水封進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖⑺匆娬婵兆兓?，因此，排除了因軸封加熱器水位低，軸封多級(jí)水封破壞導(dǎo)致真空嚴(yán)密性不合格的因素。

4.3 真空破壞門內(nèi)漏檢查

機(jī)場(chǎng)檢查真空破壞門關(guān)閉嚴(yán)密，未發(fā)現(xiàn)真空破壞門漏真空的異聲，閥體溫度正常，真空破壞門U型水封水位正常，再次將真空破壞門注水至溢流，真空未見變化，排除了真空破壞門內(nèi)漏的可能。

4.4 檢查軸封及真空系統(tǒng)相關(guān)閥門開關(guān)位置是否正確

就地檢查主機(jī)及小機(jī)軸封各疏水門、多級(jí)水封后放水門關(guān)閉嚴(yán)密。

4.5 備用真空泵入口蝶閥內(nèi)漏檢查

檢查備用真空泵入口蝶閥在全關(guān)位置，備用真空泵入口蝶閥后真空表顯示真空數(shù)值為零，閥體溫度正常，說明備用真空泵入口蝶閥嚴(yán)密。

4.6 汽泵密封水回水至凝汽器單級(jí)水封檢查

檢查#71、#72 汽泵密封水回水溫度分別為36℃、36.7℃，溫度正常，排除因汽泵密封水回水溫度過高造成單級(jí)水封中水汽化，導(dǎo)致單級(jí)水封破壞漏空氣的現(xiàn)象。為確認(rèn)單級(jí)水封工作正常，運(yùn)行人員將單級(jí)水封注水至溢流，真空未見變化。

4.7 凝泵入口管道、空氣門、濾網(wǎng)、汽側(cè)放水門泄漏點(diǎn)檢查

檢查系統(tǒng)相關(guān)閥門在關(guān)閉位置，凝結(jié)水泵電流正常指針無晃動(dòng)，凝泵密封水壓力正常，密封水回水正常，檢查凝結(jié)水溶氧指標(biāo)正常，說明凝泵入口管道、空氣門、濾網(wǎng)、汽側(cè)放水門泄漏的可能性不大。

4.8 灌水捉漏

凝汽器、低壓缸、低加疏水系統(tǒng)管道、小機(jī)排汽管道以及負(fù)壓系統(tǒng)其他管道法蘭、測(cè)點(diǎn)等可能存在細(xì)微的泄漏點(diǎn)。對(duì)于這些細(xì)微的漏點(diǎn)，運(yùn)行中很難發(fā)現(xiàn)，需要通過灌水捉漏的方法發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。為了消除漏點(diǎn)，利用機(jī)組小修對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行了一次灌水捉漏。

灌水捉漏須在汽輪機(jī)處于冷態(tài)下進(jìn)行，確認(rèn)高中壓缸溫度＜100 ℃后，在凝汽器汽側(cè)外接臨時(shí)水位計(jì)，通過外接臨時(shí)水位計(jì)觀察凝汽器實(shí)際水位，啟動(dòng)凝結(jié)水輸送泵向凝汽器灌水，在補(bǔ)水過程中運(yùn)行人員需加強(qiáng)巡查，密切監(jiān)控凝汽器水位，灌水水位不得超過汽封洼窩，處于低壓軸下100 mm 為佳[6]。防止因水位過高，使水沿軸承油檔進(jìn)入主油箱事故發(fā)生，當(dāng)水位上升至12 m 時(shí)，停止上水，維持水位,進(jìn)行全面檢查。

通過灌水捉漏檢查，在#7機(jī)組凝汽器東側(cè)喉部膨脹節(jié)處發(fā)現(xiàn)了漏點(diǎn)，膨脹節(jié)裂紋長達(dá)1.5 m。將凝汽器放水后對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行了焊接處理，消除了漏點(diǎn)。機(jī)組啟動(dòng)后，再次進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，真空下降速率為0.15 kPa/min，試驗(yàn)合格，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格的問題得到了解決。

5 結(jié)論

本文介紹了真空嚴(yán)密性降低的危害，并以某廠330 MW 機(jī)組汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格為例，對(duì)造成機(jī)組真空嚴(yán)密性不合格的原因進(jìn)行了分析，針對(duì)性地進(jìn)行排查，最終通過灌水捉漏的方法找到并消除了漏點(diǎn)，真空嚴(yán)密性得到了保障，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全性得到了提高。